淺析宏程序在數控加工中的應用
2018-5-24 來源： 建湖縣高級技工學校 作者：卜偉
摘要：通過一個典型零件的兩種不同的宏程序編程實例，分析每種方法的優缺點，歸納出手工編程中應用宏程序解決復雜零件的數控加工編程問題的作用和技巧。
關鍵詞：數控 教學 應用 程序 車床
數控加工程序編制的關鍵是刀具相對于工件運動軌跡的計算，即計算加工輪廓的基點和節點坐標或刀具中心的基點和節點坐標。 數控機床一般只提供平面直線和圓弧插補功能，對于非圓的平面曲線 y=f(x)，采用的加工方法是按編程允許誤差，將平面輪廓曲線分割成許多小段。 然后用數學計算的方法求逼近直線或圓弧輪廓曲線的交點和切點的坐標。 隨著計算機數控系統（CNC）的不斷發展，CNC 不僅能通過數字量去控制多個軸的機械運動，而且具有強大的數據計算和處理功能。 編程時只要建立加工輪廓的基點和節點的數學模型， 按加工的先后順序，由數控系統即時計算出加工節點的坐標數據，進而控制加工，這就是數控系統提供的宏編程。 宏指令編程像高級語言一樣，可以使用變量進行算術運算邏輯運算和函數混合運算進行編程。 在宏程序形式中，一般都提供循環判斷分支和子程序調用的方法。 可編制各種復雜的零件加工程序。 熟練應用宏程序指令進行編程，可大大精簡程序量，還可以增強機床的加工適應能力。 比如可以將拋物線、橢圓等非圓曲線的算法標準化后做成內部宏程序，以后就可以像圓弧插補一樣按標準格式編程調用，相當于增加了系統的插補功能。
隨著數控系統的不斷更新，宏指令應用越來越廣泛。 以日本 FANUC-Oi 系統為例，Oi 系統使用 B 類宏指令，在 O 系列的早期版本中，曾使用 A 類宏指令，主要特征為使用 G65 代碼為宏指令專用代碼，包括宏變量的賦值、運算、條件調用等。B 類宏指令功能相對A類而言 ，其功能更強大，編程更直觀 。 在FANUC-Oi 系統的固定循環指令中 ，毛坯切削循環 G73 指令內部可以使用宏程序進行編程。
宏指令編程雖然屬于手工編程的范疇，但它不是直接算出輪廓各個節點的具體坐標數據， 而是給出數學公式和算法，由CNC 來即時計算節點坐標 ，因此對于對于簡單直觀的零件輪廓不具有優勢。 若零件結構不能用常規插補指令可以完成編程的，則可采用編制宏程序的方法，將計算復雜數據的任務交由數控系統來完成。 對于加工方法和加工方式，零件的加工步驟，走刀路線及對刀點起刀點的位置，以及切入、切出方式的設計還是遵循一般手工編程的規則。 編制宏程序時，首先應從零件的結構特點出發， 分析零件上各加工表面之間的幾何關系，據此推倒出各參數之間的數量關系，建立準確的數學模型。 為此，必須注意正確選擇變量參數并列出正確的參數方程，同時設定合理有效的循環變量。 若采用主子程序調用的編程模式，還注意局部變量和全部變量的設定，了解變量傳值關系。 特別值得注意的是，為提高程序的通用性，尺寸參數盡可能地用宏變量表示，運行程序前先進行賦值。
宏程序編程實例：如下圖所示零件
2、用仿形車削循環指令 G73 編程 ，加工程序如下 ：
O0001；
G99 M03 S600 T0101 F0.2；
G0 X52 Z2；
G73 U25 R20
G73 P10 Q20 U0.5；
N10 G0 X0；
G1 Z0；
#3=30； （賦橢圓 Z 軸初始值 ）
N12 #4=20*SQRT[1-#3*#3/30*30]；
G1 X[#4*2] Z[#3-30]；
#3=#3-0.2；
IF[#3GE 0]GOTO12；
G1 Z-50；
N20 X52；
G00 X100 Z100；
M05；
M00；
M03 S1000 T0101F0.1；
G0 X52 Z2；
G70 P10 Q20；
G0 X100 Z100；
M30
3、子程序調用 M99 M98 指令編程
O0002；
G99 M03 S600 T0101F0.2；
G0 X42 Z2；
#100=40；
N30 M98 P0011；
#100=#100-2；
IF[#100GE0.5]GOTO30；
S1000F0.1 T0101；
#100=0；
M98 P0011；
M30；
O0011； （子程序 ）
#3=30； （賦橢圓 Z 軸初始值 ）
N10 #4=20*SQRT[1-#3*#3/30*30]；
G1 X[#4*2+#100] Z[#3-30]；
#3=#3-0.2；
IF[#3GE 0]GOTO10；
N20 U2；
G00 Z2；
M99；
綜上所述，用仿形切削循環 G73 指令編寫宏指令時，可以在精車程序中給變量賦值、進行數學運算、條件轉移等，編寫時更直觀、簡便，精簡了程序內容，大大提高了編程效率。在程序編制過程中，當遇見許多形狀相同或相近的，但尺寸不同的零件結構特征，每次都重新編制程序就很繁瑣，這時可以使用變量、算術和邏輯運算及條件轉移指令在子程序中體現零件的走刀過程，充分體現留了子程序調用的優勢。 編寫宏指令程序，當零件的圖形沒有相同的地方， 用仿形切削循環 G73 指令編寫更快捷、簡便。 當然子程序調用指令 M98、M99 也有它的優勢。
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